Technische Hochschule Lübeck  |  22.02.2019 11:33

Forschergruppe der Technischen Hochschule Lübeck untersucht Grundwasser Zyperns und Jordaniens

In einem europäischen Forschungsprojekt namens IsoMed (Isotopenhydrologie in Mediterranen Ländern) erforscht ein Team der Technischen Hochschule Lübeck mit Partnern aus Zypern und Jordanien die Neubildung von Grundwasser im östlichen Mittelmeerraum.

Unter der Leitung von Prof. Dr. Christoph Külls, Labor für Hydrologie der TH Lübeck arbeiten das Forschungszentrum Cyprus Institute, der Geologische Dienst von Zypern und die Deutsch-Jordanische Universität GJU in Amman in IsoMed gemeinsam an Lösungen zur nachhaltigen Nutzung des Grundwassers. Finanziert wird IsoMed im Rahmen des Europäischen Forschungsprogramm „ERANET Mediterranean“ durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es hat eine Laufzeit von drei Jahren. Das Ziel der gemeinsamen Forschung ist es, neue und effektivere Messmethoden zu entwickeln, um die vorhandene Menge und Erneuerungsraten des Grundwassers in den südöstlichen Mittelmeerländern genau zu bestimmen. Konkret geht es um neue Messmethoden für den Wasserhaushalt in den südlichen Mittelmeerländern. Seit langem ist dort eine Übernutzung des Grundwassers festzustellen. IsoMed soll helfen, die Grundwassernutzung ins Gleichgewicht mit dem natürlichen Wasserdargebot zu bringen.

In Zypern und Jordanien fallen die Grundwasserstände seit einigen Jahrzehnten. Grund dafür sind die Übernutzung der Ressourcen auf der einen und abnehmende Niederschlagsmengen auf der anderen Seite. Die natürliche Neubildung von Grundwasser entsteht durch tiefe Sickerung bis zur Grundwasseroberfläche und entspricht dem, was vom Niederschlag nicht verdunstet oder oberirdisch abfließt. „Um eine nachhaltige Nutzung von Grundwasser zu betreiben, sollte nur so viel Wasser entnommen werden, wie auch neues Wasser entsteht. Wenn der Prozess der kontrollierten Wasserentnahme und Grundwasserneubildung im Gleichgewicht ist, lässt sich auch in den südlichen Ländern des Mittelmeerraums die Wasserwirtschaft über viele Jahre regeln, ohne dass der Grundwasserspiegel sinkt“ sagt Projektleiter Professor Külls.

Allerdings betreiben die Menschen in diesen Ländern intensive Bewässerungslandwirtschaft und nutzen dafür zunehmend Grundwasser. So wird dem Grundwasser oft mehr Wasser entnommen, als durch natürliche Prozesse zugeführt wird. Dadurch sinkt der Grundwasserspiegel in vielen Mittelmeerländern. „Wenn das nicht korrigiert wird, führt die unkontrollierte Entnahme von Grundwasser langfristig zu katastrohpalen Folgen. Wenn die Wasserspiegel sinken, muss immer tiefer gebohrt werden. Das verteuert das Wasser, weil mehr Energie und Strom zur Förderung aufgewendet werden muss. Sollte der Grundwasserspiegel letztendlich unter der Meereshöhe liegen, beginnt auch eine Versalzung des Grundwassers. Und irgendwann kommen die Bauern dann gar nicht mehr an Wasser und müssen die Landwirtschaft aufgeben. Dieses wollen die zuständigen Behörden in den Ländern natürlich vermeiden. Ihre Intention ist es, die Landwirtschaft so zu gestalten, dass sie auf der verfügbaren Wassermengennutzung beruht. Dafür steht das Projekt IsoMed. Wir verwenden neue Messverfahren, um belastbare Aussagen zu erhalten, wieviel Wasser neu in den Regionen entsteht, wieviel Grundwasser neu gebildet wird pro Jahr auf verschiedenen Oberflächen in verschiedenen Regionen des Mittelmeerraumes. So können wir empfehlen, wieviel maximal gepumpt werden kann, ohne den Grundwasserhaushalt negativ zu belasten“, sagt Professor Külls.

„Am Ende des Projektes“, so Külls weiter, „wollen wir in der Lage sein, anhand einer Bohrung in einem zeitlichen Umfang von nur drei Stunden plus einem Tag Laborarbeit, herauszufinden, wie groß die Grundwasserneubildung an einem Standort in den letzten drei bis fünf Jahren war. D.h., was früher über einen Zeitraum von mehreren Jahren mit aufwändigen täglichen Messungen von Niederschlag, Verdunstung und Abfluss erfolgte, machen wir heute mit einer Bohrung, die dann im Isotopenlabor ausgewertet wird. Wir können die Daten der hydrologischen Prozesse der letzten Jahre auslesen und so die Wasserflüsse der letzten Jahre rekonstruieren. Mit den Isotopeninformationen können wir auch Niederschläge des Sommers und des Winters unterscheiden und errechnen, wieviel Prozent des Niederschlags jeweils verdunstet ist, wie schnell es durch den Boden geflossen ist, wieviel davon übriggeblieben ist und den Grundwasserspiegel erreicht hat. Im Prinzip können wir so für viele Standorte in Europa, für unterschiedliches Klima, für verschiedene Böden und Gesteine feststellen, wieviel Wasser neu entsteht.“

Von November bis Dezember 2018 lief bereits die erste Messkampagne in Zypern. Mehr als 300 Proben wurden genommen, die im Labor für Hydrologie der TH Lübeck untersucht werden und ersten Daten liefern, um vorhandene Menge und Erneuerungsrate des Grundwassers genau zu bestimmen.

„All diese Informationen stellen wir dann nicht nur der regionalen Wasserwirtschaft, den Diensten, Ministerien und Behörden für die Vergabe von Lizenzen und Wasserrechte zur Verfügung, sondern auch den Landwirten. Wir wollen sie an den Ergebnissen direkt beteiligen, damit sie selber wissen, wieviel Wasser sie zur Verfügung haben und zwar in den Einheiten, mit denen sie vertraut sind, damit sie auch selber Anpassungen vornehmen können“, schließt Külls.